SU970136A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относитс  к измерению интегрального значени  температуры сред и может быть использовано дл  измерени  низких температур жидких и газообразных сред с повышенной точностью .

Известны термометры проточного типа, используемые дл  измерени  температуры газов, паров и жидкостей Cl.

Недостатками известных устройств  вл ютс  низка  чувствительность выходного параметра к температуре, значительна  погрешность измерени  за счет вли ни  теплопроводности арматуры и малой плопади соприкосновени  датчика со средой, а также возможность определени  температуры только по одному параметру - термо-ЭДС или сопротивлению датчика. Дл  газообразных сред точность измерени  температуры такими устройствами} (например , платиновыми термометрами ТСП) ограничена значением 1,5-2%.

Известен также цифровой термометр на базе керамического конденсаторного датчика, содержащий емкостный датчик, преобразователь параметра датчика в интервал времени и преобразователь интервала в код. Это устройство предназначено дл  измерени  криогенных температур и основано на использовании переходных процессов в RC-цепи. Оно обладает более высокой чувствительностью по сравнению с термометрами сопротивлени  2j.

Недостатками этого устройства  вл ютс  невысока  помехоустойчивость и существенное вли ние способа уста10 новки датчика в потоке и его обледенени  на точность измерени .

Наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности емкостный термометр содержит колебательный

15 LC-контур, включенный в цепь автогенератора , трансформатор, измеритель частоты автогенератора и блок индикации температуры. Резонансна  частота . LC-контура зависит от темпера20 туры вследствие использовани  в качестве емкости конденсатора с 6a;ibшим ТКЕ

(П

25

где К - посто нный коэффициент; TO - начальна  температура; Т - измер ема  температура 3j . Температуру определ ют путем измерени  частоты автогенератора, за30 даваемой LC-контуром. Недостатками такого устройства  вл ютс  мала  площадь соприкоснове ни  со средой, определ емой размера ми емкостного датчика, йевысока  точность измерени  вследствие вли ни  способа установки датчика в ср де, а также использование только од ного информативного параметра - чао тоты LC-контура (завис щей от температуры из-за наличи  ТКЕ емкостного датчика), Цель изобретени  - повышение точности измерени  интегральной темпера туры жидких и газообразных сред за счет увеличени  плогчади соприкоснове ни  датчика температуры со средой И вычислени  температуры по нескольким параметрам .датчика. Указанна  цель достигаетс  тем,. что в устройство введены вычислитель измеритель добротности LC-контура, а индуктивность LC-контура выполнена термозависимой, причем выход LC-контура подключен к входу измерител  добро ноет и LC-контура, а его выход соединен с одним из входов вычислител , к другому входу которого подсоединен выход измерител  частоты автогенератора, а выход вычислител  соединен с входом блока индикации. Кроме того,LC-контур выполнен в виде плоской спирали, размещенной на основании из материала с термозависимой диэлектрической проницаемостью . . На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - вариан выполнени  датчика. Устройство содержит образованный емкостью 1 и индуктивностью 2 датчик 3 в виде LC-контура, автогенератор 4 изм итель 5 частоты автогенератора измеритель б добротности, вычислитель 7 и блок 8 индикации. . Устройство работает следующим образом . Частота колебаний автогенератора определ етс  параметрами LC-контура и св зана с температурой ДТ через емкость С датчика зависимостью ре%.2П ЬСИ-Гс{То-лТ) где U - индуктивность датчика; GO - емкость датчика йри температуре Тр ; (f - ТКЕ датчика. В то же врем  добротность LC-кон тура зависит от температуры &T через активное сопрот.ивление rj, катуш ки 1 и емкость Сда V- ( Cpp-lbtT Sn где di - ТКС диэлектрика конденсатора . Измеренные измерител ми 5 и 6 соответственно частота fpg, и добротность QX,- подаютс  на вычислитель 7, который осуществл ет расчет измер емой температуры AT по формулам (4-6), полученным путем преобразовани  выражений (2 и 3) дТ- . дТ -Т - -Гн - g г . ДЧ tt7 . -г , - JL/b J а-То Д ,. (6) Таким образом, измерение температуры среды осуществл ют путем измереи  резонансной частоты fpe и доб- ротности QK контура, которые однозначно св заны с температурой среды через емкость С и активное сопротивление Гр датчика 3. За счет вычислени  температуры по результатам измерени  двух независишлх параметров LC-контура обеспечиваетс  более высока  достоверность измерени . Кроме того, при измерении температуры распределенных сред повышаетс  точность измерени  за счет увеличени  площади соприкосновени  среды с датчиком. Датчик может быть выполнен (фиг. 2) в виде печатной катушки 9 индуктивности, наход щейс  а изол ционном основании 10 с термозависимой диэлектрической проницаемостью . Дп  подключени  датчика, к контуру служат контакты 11 и 12. индуктивностью контура  вл етс  печатна  катушка 9, а емкостью межвиткова  емкость, в сильной степени завис ща  от диэлектрической проницаемости основани  10. Описанна  вьЕ е конструкци  Датчика позвол ет обеспечить одновременное изменение резонансной частоты контура и его добротности от температуры за счет термозависиких диэлектричес кой проницаемости основани  10 и активного сопротивлени  катушки 9 соответственно . Измеритель позвол ет обеспечить высокую чувствительность. Так, при выборке величин С 10-9 ф- Гс L ., 10- Гн; RO 0,1 ом; O(R f 4., 3-10 1/К имеем при Т 20С f 159,5 кГц, 0 Ю. Тогда чувствительность по частоте составл ет более 1000 Гц/К, а по добротности - 50-60 . При этом относительна  погрешность измерени  с учетом вли ни  способа установки датчика в среде может быть снижена до 0,1-0,2% за счет алгоритмической обработки результатов измерени  по двум параметрам одновременно . Кроме того, наличие двух термозависимых параметров позвол ет вести контроль исправности датчика путем соответствующей обработки информации в вычислителе.

Применение предлагаемого устройства наиболее целесообразно дл  изомере ни   интегральной температуры жидких и газообразных сред с высокой точностью.

При измерении температуры энергоносителей может быть получен значительный экономический эффект за счет экономии энергии в результате более точного измерени  тe.шepaтypы и снижени  ее потерь при регулировании.

Claims (3)

1. Устройство дл  измерени  тем-j пературы, содержащее датчик температуры в виде LC-KOHTypa с термозависимой емкостью, подключенный на вход автогенератора, выход которого соединен с входом измерител  частоты автогенератора, и блок индикации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  интегральной температуры жидких и газообразных сред, в него введены вычислитель, измеритель добротности LC-KOHTypa, а индуктивность LC-контура выполнена термозависимой, причем выход LC-KOHTypa подключен к

входу измерител  добротности LC-контура , а его выход соединен с одним из входов вычислител , к другому входу которого подсоединен выход измерител  частоты автогенератора, а выход вычислител  соединен с входом блок-а индикации.

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что LC-контур выполнен в виде плоской спирали, размещенной на основании из материала с термозависимой диэлектрической проницаемостью.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Линевеч Ф. Измерение температур в технике. Справочник. Пер. с не М., Металлурги , : 1980, разд. 8.

2.Попов Н. И., Гурьевич А. С. Цифровой термометр на основе конденсаторного керамического датчика.

В сб.: Вычислительна  техника, радиотехника , радиоизмерени , магнитные материалы, ч. 1. Красно рск, 1974, с. 152-155.

3.Takami К., Matsuura Н .Capacitance Thermometer for Rotator . Rev .Sci.. Iristr. 1966, 37, № 11,

p. 1505-1510 (прототип).

//

«/